V fiziki se proučuje tematika vzporedne in zaporedne povezave, ki so lahko ne samo prevodniki, ampak tudi kondenzatorji. Tukaj je pomembno, da se ne zmedete glede tega, kako vsak od njih izgleda na diagramu. In šele nato uporabite posebne formule. Mimogrede, zapomniti si jih morate na pamet.
Kako razlikovati med tema dvema spojinama?
Pozorno si oglejte diagram. Če so žice predstavljene kot cesta, bodo avtomobili na njej igrali vlogo uporov. Po ravni cesti brez razcepov vozijo avtomobili drug za drugim, v verigi. Enako je videti tudi serijska povezava vodnikov. Cesta v tem primeru ima lahko neomejeno število zavojev, ne pa niti enega križišča. Ne glede na to, kako poteka cesta (žice), bodo stroji (upori) vedno nameščeni drug za drugim, v eni verigi.
Povsem druga stvar je, če se upošteva vzporedna povezava. Nato lahko upori na startu primerjamo s športniki. sovsak stoji na svoji progi, vendar imata isto smer gibanja, ciljna črta pa je na istem mestu. Podobno upori - vsak od njih ima svojo žico, vendar so vsi povezani na neki točki.
Formule za trenutno moč
O tem se vedno razpravlja v temi "Elektrika". Vzporedne in zaporedne povezave vplivajo na količino toka v uporih na različne načine. Zanje so izpeljane formule, ki si jih je mogoče zapomniti. Dovolj pa je le, da se spomnimo pomena, ki je v njih vložen.
Torej je tok v serijski povezavi prevodnikov vedno enak. To pomeni, da v vsakem od njih vrednost trenutne moči ni različna. Lahko potegnete analogijo, če primerjate žico s cevjo. V njej voda teče vedno enako. In vse ovire na njeni poti bodo pometene z enako silo. Enako s tokom. Zato je formula za skupni tok v vezju z zaporedno povezavo uporov videti takole:
I gen=I 1=I 2
Tukaj črka I označuje moč toka. To je običajen zapis, zato si ga morate zapomniti.
Tok v vzporedni povezavi ne bo več konstantna vrednost. Po enaki analogiji s cevjo se izkaže, da bo voda razdeljena na dva toka, če ima glavna cev vejo. Enak pojav opazimo pri toku, ko se na njegovi poti pojavi razvejanost žic. Formula za skupno jakost toka, ko so vodniki povezani vzporedno:
I gen=I 1 + I 2
Če je razvejanje sestavljeno iz žic, kiveč kot dva, potem bo v zgornji formuli več izrazov za isto število.
Formule za stres
Ko upoštevamo vezje, v katerem so vodniki povezani zaporedno, je napetost v celotnem odseku določena z vsoto teh vrednosti na vsakem posebnem uporu. To situacijo lahko primerjate s ploščami. Ena oseba bo lahko držala enega od njih, drugega bo lahko vzel v bližini, vendar s težavo. Ena oseba ne bo mogla več držati treh krožnikov drug poleg drugega, potrebna bo pomoč drugega. itd. Prizadevanja ljudi se seštevajo.
Formula za skupno napetost odseka vezja z zaporedno povezavo prevodnikov izgleda takole:
U gen=U 1 + U 2, kjer je U sprejeta oznaka za električno napetost.
Druga situacija se pojavi, če upoštevamo vzporedno povezavo uporov. Ko so plošče zložene ena na drugo, jih lahko še vedno drži ena oseba. Torej vam ni treba ničesar dodati. Enako analogijo opazimo, ko so vodniki povezani vzporedno. Napetost na vsakem od njih je enaka in enaka tisti, ki je na vseh naenkrat. Formula za skupno napetost je:
U gen=U 1=U 2
Formule za električni upor
Ne morete si jih več zapomniti, ampak poznate formulo Ohmovega zakona in iz nje izpeljite želeno. Iz tega zakona izhaja, danapetost je enaka zmnožku toka in upora. To pomeni, U=IR, kjer je R upor.
Potem je formula, s katero boste morali delati, odvisna od tega, kako so vodniki povezani:
- v seriji, zato potrebujete enakost za napetost - IgenRskupaj=I1R1 + I2R2;
- vzporedno je treba uporabiti formulo za trenutno moč - Uskupaj / Rskupaj=U 1/ R1 + U2 / R2 .
Sledijo preproste transformacije, ki temeljijo na dejstvu, da imajo v prvi enakosti vsi tokovi enako vrednost, v drugi pa - napetosti enake. Zato jih je mogoče skrajšati. To pomeni, da dobimo naslednje izraze:
- R gen=R 1 + R 2 (za serijsko povezavo vodnikov)
- 1 / R gen=1 / R 1 + 1 / R 2(pri vzporedni povezavi).
Ko se število uporov, povezanih z omrežjem, poveča, se število izrazov v teh izrazih spremeni.
Upoštevati je treba, da ima vzporedna in serijska povezava vodnikov drugačen učinek na skupni upor. Prvi od njih zmanjša upor odseka vezja. Poleg tega se izkaže, da je manjši od najmanjših uporabljenih uporov. Pri zaporedni povezavi je vse logično: vrednosti se seštejejo, tako da bo skupno število vedno največje.
Delovni tok
Prejšnje tri količine sestavljajo zakone vzporedne povezave in zaporedne razporeditve prevodnikov v vezju. Zato jih je nujno poznati. Glede dela in moči se morate spomniti le osnovne formule. Zapiše se takole: A \u003d IUt, kjer je A delo toka, t je čas njegovega prehoda skozi prevodnik.
Za določitev skupnega dela s serijsko povezavo morate zamenjati napetost v izvirnem izrazu. Dobite enakost: A \u003d I(U 1 + U 2)t, odpiranje oklepajev, v katerih se izkaže, da delo na celotnem odseku je enako znesku za vsakega posameznega trenutnega porabnika.
Razmišljanje poteka podobno, če se upošteva shema vzporedne povezave. Zamenjala naj bi se le trenutna moč. Toda rezultat bo enak: A=A 1 + A 2.
trenutna moč
Ko izpeljete formulo za moč (oznaka "P") odseka vezja, morate znova uporabiti eno formulo: P \u003d UI. Po takem sklepanju se izkaže, da so vzporedne in zaporedne povezave opisano s takšno formulo za moč: P=P1 + P 2.
To pomeni, da ne glede na to, kako so sheme sestavljene, bo skupna moč vsota tistih, ki so vključeni v delo. To pojasnjuje dejstvo, da je v stanovanjsko omrežje nemogoče hkrati vključiti veliko močnih naprav. Preprosto ne prenese bremena.
Kako povezava vodnikov vpliva na popravilo novoletnega girlande?
Takoj po tem, ko ena od žarnic pregori, postane jasno, kako sta bili povezani. Priserijska povezava, nobeden od njih ne bo zasvetil. To je posledica dejstva, da svetilka, ki je postala neuporabna, povzroči prekinitev tokokroga. Zato morate vse preveriti, da ugotovite, kateri je izgorel, ga zamenjajte - in girlanda bo začela delovati.
Če uporablja vzporedno povezavo, potem ne preneha delovati, če ena od žarnic odpove. Konec koncev veriga ne bo popolnoma prekinjena, ampak le en vzporedni del. Če želite popraviti takšno girlando, vam ni treba preverjati vseh elementov vezja, temveč le tiste, ki ne svetijo.
Kaj se zgodi z vezjem, če so namesto uporov vključeni kondenzatorji?
Ko so povezani zaporedno, opazimo naslednjo situacijo: naboji iz plusov vira energije prihajajo samo do zunanjih plošč skrajnih kondenzatorjev. Tisti vmes preprosto prenašajo ta naboj vzdolž verige. To pojasnjuje dejstvo, da se na vseh ploščah pojavljajo enaki naboji, vendar z različnimi predznaki. Zato lahko električni naboj vsakega zaporedno priključenega kondenzatorja zapišemo na naslednji način:
q gen =q 1=q 2.
Da bi določili napetost na vsakem kondenzatorju, boste morali poznati formulo: U=q / C. V njej je C kapacitivnost kondenzatorja.
Skupna napetost sledi istemu zakonu kot upori. Če torej zamenjamo napetost v formuli kapacitivnosti z vsoto, dobimo, da je treba skupno kapacitivnost naprav izračunati po formuli:
C=q / (U 1 + U2).
To formulo lahko poenostavite tako, da obrnete ulomke in zamenjate razmerje med napetostjo in polnjenjem s kapacitivnostjo. Izkaže se naslednja enakost: 1 / С=1 / С 1 + 1 / С 2.
Situacija izgleda nekoliko drugače, če so kondenzatorji povezani vzporedno. Nato se skupni naboj določi z vsoto vseh nabojev, ki se naberejo na ploščah vseh naprav. In vrednost napetosti je še vedno določena v skladu s splošnimi zakoni. Zato je formula za skupno kapacitivnost vzporedno povezanih kondenzatorjev:
С=(q 1 + q 2) / U.
To pomeni, da se ta vrednost šteje kot vsota vsake od naprav, uporabljenih v povezavi:
S=S 1 + S 2.
Kako določiti skupni upor poljubne povezave vodnikov?
To je tisti, v katerem zaporedni odseki nadomestijo vzporedne in obratno. Zanje še vedno veljajo vsi opisani zakoni. Le vi jih morate uporabiti po fazah.
Najprej naj bi miselno razširil shemo. Če si je težko predstavljati, potem morate narisati, kaj se zgodi. Razlaga bo bolj jasna, če jo upoštevamo s konkretnim primerom (glej sliko).
Primerno je začeti risati iz točk B in C. Postavljeni morajo biti na neki razdalji drug od drugega in od robov lista. Na levi se ena žica približa točki B, dve pa sta že usmerjeni v desno. Po drugi strani ima točka B dve veji na levi in eno žico za njo.
Zdaj morate zapolniti prostor med temipike. Vzdolž zgornje žice je treba postaviti tri upore s koeficienti 2, 3 in 4, od spodaj pa bo šel tisti z indeksom 5. Prvi trije so povezani zaporedno. S petim uporom sta vzporedna.
Preostala dva upora (prvi in šesti) sta povezana zaporedno z obravnavanim odsekom BV. Zato lahko risbo preprosto dopolnimo z dvema pravokotnikoma na obeh straneh izbranih točk. Ostaja še uporabiti formule za izračun upora:
- prvi podani za serijsko povezavo;
- nato za vzporedno;
- in še enkrat zapored.
Na ta način lahko uvedete katero koli, tudi zelo zapleteno shemo.
Problem serijske povezave vodnikov
Pogoj. Dve žarnici in upor sta povezani v vezje ena za drugo. Skupna napetost je 110 V in tok 12 A. Kolikšna je vrednost upora, če je vsaka žarnica ocenjena na 40 V?
Odločitev. Ker se razmišlja o serijski povezavi, so znane formule za njene zakonitosti. Le pravilno jih morate uporabiti. Začnite tako, da ugotovite vrednost napetosti na uporu. Če želite to narediti, morate od skupne vrednosti odšteti dvakratno napetost ene žarnice. Izkazalo se je 30 V.
Zdaj, ko sta znani dve količini, U in I (druga od njih je podana v pogoju, saj je skupni tok enak toku v vsakem serijskem porabniku), lahko izračunamo upor upora z uporabo Ohmov zakon. Izkazalo se je, da je 2,5 ohmov.
Odgovori. Upornost upora je 2,5 ohma.
Nalogaza priključitev kondenzatorjev, vzporednih in serijskih
Pogoj. Obstajajo trije kondenzatorji z zmogljivostjo 20, 25 in 30 mikrofaradov. Določite njihovo skupno kapacitivnost, ko so povezani zaporedno in vzporedno.
Odločitev. Lažje je začeti z vzporedno povezavo. V tej situaciji je treba le dodati vse tri vrednosti. Tako je skupna kapacitivnost 75uF.
Izračuni bodo nekoliko bolj zapleteni, če bodo ti kondenzatorji povezani zaporedno. Navsezadnje morate najprej najti razmerje enotnosti za vsako od teh zmogljivosti in jih nato med seboj dodati. Izkazalo se je, da je enota, deljena s skupno zmogljivostjo, 37/300. Potem je želena vrednost približno 8 mikrofaradov.
Odgovori. Skupna kapacitivnost v serijski povezavi je 8 uF, vzporedno - 75 uF.
